無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸與信號損傷的研究

郭強(qiáng)

【摘 要】無線網(wǎng)絡(luò)在近幾年已經(jīng)逐漸成為應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)形式，尤其是隨著無線終端的迅猛發(fā)展，包括筆記本、平板和手機(jī)等終端的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致無論是在公共場所和私人場所，無線上網(wǎng)已經(jīng)在逐漸替代有線上網(wǎng)形式。隨之無線通信技術(shù)也發(fā)展迅速，種類繁多，如藍(lán)牙、WIFI、4G等技術(shù)。在這里主要探討在無線通信的應(yīng)用中，不同環(huán)境下的信號傳輸形式，以及影響無線信號損傷的因素。

【關(guān)鍵詞】無線網(wǎng)絡(luò)；信號傳輸；信號損傷

中圖分類號： TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0074-002

0 引言

相較于有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)具有靈活、方便的特點(diǎn)，正是這種特點(diǎn)使無線網(wǎng)絡(luò)契合了當(dāng)今人們的生活方式，使得無線通信技術(shù)和移動終端設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，涵蓋了無線個域到無線廣域網(wǎng)的各種應(yīng)用，以及Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)的特殊形式。但同時無線網(wǎng)絡(luò)也存在自身的不足，最明顯的缺陷是無線信號的傳輸容易受到外界因素的影響導(dǎo)致信號的衰減和損傷，有時會嚴(yán)重影響信息的傳輸效果。在這里通過討論無線通信的不同方式和影響信號傳輸?shù)囊蛩兀瑢o線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，為無線網(wǎng)絡(luò)的下一步發(fā)展方向進(jìn)行展望[1]。

1 無線信號傳播

由于無線信號依靠電磁波進(jìn)行傳輸，以空氣為傳輸媒介，在日常生活中的電磁波按照波長的不同可以劃分為不同的傳播形式[2]。主要包含一下幾種。

1.1 地波傳播

顧名思義，地波傳播無線信號讓無線電波沿著地球的輪廓向前傳播，地波的傳播距離可以非常的遠(yuǎn)。所以這就要求地波的頻率控制在一定的范圍內(nèi)，一般波頻是在30-3MHz之間，是為了防止信號穿透大氣層，導(dǎo)致信號強(qiáng)度的衰減，地波的傳播主要是利用了電磁波傳播時產(chǎn)生的電流，所以引起的波前上傾的原理，另一個原因是衍射的作用幫助信號能夠繞過障礙物的阻隔。

1.2 天波傳播

那么與地波相反，天波的傳輸需要依賴于大氣層之外的設(shè)備來完成，最常見的是衛(wèi)星，所以就需要電磁波信號能夠穿透大氣層，到達(dá)衛(wèi)星進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)發(fā)，一般信號的頻率是在3-30MHz之間，像日常生活中的衛(wèi)星電話、衛(wèi)星電視則主要依靠天波進(jìn)行信號的傳播。

1.3 直線傳播

直線傳播信號是當(dāng)前我們?nèi)粘Ｉ钪幸驂蛴米顬閺V泛的一種無線信號傳播方式，直線傳播的方式的傳播距離較短，在一個可見的直線范圍內(nèi)，信號的頻率通常是在30MHz之上，因?yàn)檫@個頻段的信號無法通過地波或天波的形式進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，繞過障礙物阻隔進(jìn)行傳播的能力也很有限，因此對于傳播的路徑要求相對較高。

2 無線信號的損傷

影響無線通信發(fā)展的一個主要因素是無線信號的傳播極易受到外界條件的影響，由于傳播媒介為空氣，因此傳播環(huán)境的不確定會嚴(yán)重影響信號的質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致有些信號的傳輸結(jié)果成為無效。

因此要了解影響無線信號的因素有哪些，怎樣影響了信號的質(zhì)量，才能夠針對性的提出解決方法。下面來了解影響信號質(zhì)量的主要因素。

2.1 信號衰減

信號傳播過程中強(qiáng)度的衰減是一個無可避免的自然現(xiàn)象。任何一種形式的能量在傳播的過程中都會隨著時間和傳播距離而強(qiáng)度減弱，在無線通信的環(huán)境下，最低的限度是接收端接收到的信號不能夠是真，是一個有效的信號，往往應(yīng)用環(huán)境的不同對信號質(zhì)量的要求也不一樣，例如對音頻信號的容忍限度就要比文字信號要高。一般選擇在傳播路徑上添加i信號放大設(shè)備來應(yīng)對這個問題。

2.2 空間損耗

在隨著傳播距離的增長，信號會進(jìn)行發(fā)散，導(dǎo)致信號強(qiáng)度的衰減，在遠(yuǎn)距離的衛(wèi)星通信中尤其嚴(yán)重，一般來講信號的衰減遵循下面的規(guī)律。（下轉(zhuǎn)第70頁）

（上接第74頁）

Pt為傳送天線端的信號功率，Pr為接收天線端的信號功率，l 為波長，d 為兩個天線間的傳播距離，c 為光速。因此可以看出傳輸距離d與信號衰減的關(guān)系。

但是往往我們使用的天線都具有信號增益的功能，再考慮了這個因素之后，信號的衰減則遵循

其中At ，Ar分別為發(fā)送和接收天線的有效接收面積，對比這兩個公式可以發(fā)現(xiàn)，信號的頻率對信號的衰減產(chǎn)生了完全相反的影響，因此在高頻信號傳播中，受到天線增益的影響，信號的衰減在減小。

2.3 噪聲

噪聲指的就是有效信號之外的信息被添加到了所傳遞的信號當(dāng)中，那接收端接收到的信息就會不準(zhǔn)確，例如打電話時的雜音。噪聲的產(chǎn)生主要是因?yàn)殡娮釉O(shè)備和傳輸媒介中的溫度變化引起的，成為熱噪聲。熱噪聲是不可避免的，熱噪聲的大小與溫度程正相關(guān)。所以希望噪聲對信號的影響控制在可接受的范圍內(nèi)，通過信噪比來度量，即信號強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比值。

除此之外，影響無線信號的強(qiáng)度的因素還有很多，例如信號波的折射，移動環(huán)境中信號的多路徑傳播等，都需要采取對應(yīng)的方法來保證信號的質(zhì)量。常用的方法包括信號編碼、使用擴(kuò)頻技術(shù)、進(jìn)行信號的差錯控制等。

3 結(jié)束語

無線的廣泛使用給生活帶來了巨大的便利，同時也對無線通信技術(shù)提出了更高的要求，因此對無線網(wǎng)絡(luò)通信的探索還有很長的路要走。

【參考文獻(xiàn)】

[1]魏急波，王杉，趙海濤.認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)：關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀[J].通信學(xué)報(bào)，2011（11）.

[2]郭宇宸認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能分析[J].北京郵電大學(xué)，2014.